一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统及方法

本发明涉及铁焦制备，尤其涉及一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统及方法。

背景技术：

1、高炉炼铁业贡献了全球人为二氧化碳排放量的10％。随着高炉技术的不断发展，利用传统炼铁操作技术降低碳耗和二氧化碳排放已接近最大限度。因此，发展和应用低碳冶炼技术已成为未来高炉炼铁的必然选择。铁焦新炉料工艺是新型低碳高炉炼铁技术之一，目前研究表明，利用铁矿粉和煤粉通过炼焦方法制备出的铁焦运用到高炉中能提高冶炼效率，强化节能减排及降低焦比等等。然而，目前铁焦工艺都是利用现有的铁矿石和煤炭资源，要想进一步的提高资源的循环利用与降低碳排放，需要对原料的选取与配套的工艺流程进行优化改良。

2、近年来，我国废钢铁产生量逐年上升，而传统的填埋和堆放处理方式既浪费资源，又可能造成环境污染。因此，推进废钢铁的循环利用，不似可以緩解资源压力，还有助于减少环境污染，促进钢铁产业的绿色转型。如果将废钢这种铁资源应用到铁焦这种采用煤粉和含铁矿物制备的高反应性铁焦的制备中，可以极大的促进工业固废的循环利用。

3、生物质作为可再生的绿色能源，拥有“碳循环、碳中性”的特性。将生物质炼制成焦可以用于替代部分煤粉与铁焦的燃烧，并产生还原气体co，从而提高铁矿石的还原效率。然而，直接将生物质炼制成焦加入高炉存在一些问题：生物质的反应性相对较低，影响还原气体co产生效率；生物质中的灰分中含有有害元素，在高炉中产生累积现象，积聚在炉料与高炉耐火材料当中，降低炉料性能并损害高炉壁材料。

4、有鉴于此，有必要设计一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明首先提供了一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，系统包括：生物质原料单元、废钢原料单元、粉碎-筛分单元、破碎-筛分单元、洗净烘储一体化单元以及炼焦单元。

2、进一步地，洗净烘储一体化单元包括两个并排的酸洗罐，来自粉碎-筛分单元生物质颗粒和废钢颗粒分别进入酸洗罐进行酸洗；酸洗罐上部设置有加料口与加液及排气口；在酸洗罐内设置有两个喷管；喷管分别位于酸洗罐对称线两侧位置，用于利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌酸洗罐内生物质颗粒和废钢颗粒与洗液；在酸洗罐内部，喷管下方设置有橡胶锥帽浮盘；橡胶锥帽浮盘的直径略小于酸洗罐的罐体直径，当罐体里没有注入洗液时，橡胶锥帽浮盘坐落在酸洗罐的底托上，当罐体内注入洗液后，橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加料口加入的生物质颗粒和废钢颗粒也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的生物质颗粒和废钢颗粒与环形出口之间的下降通道也打开，从而使得洗后的生物质颗粒和废钢颗粒可由环形出口排出。

3、进一步地，在橡胶锥帽浮盘的锥帽上设置有多条涡轮槽。

4、进一步地，由酸洗罐和排出的生物质颗粒和废钢颗粒进入混合搅拌仓，在混合搅拌仓搅拌混合后送入炼焦环节。所述的酸洗罐本体参数包括容积40m3、高度6.2m。

5、进一步地，破碎-筛分单元包括废钢破碎机和废钢粒度筛分机。

6、进一步地，炼焦单元包括碳化室、熄焦塔以及铁焦破碎机。

7、进一步地，酸洗罐本体参数包括容积40m3、高度6.2m。

8、进一步地，所述的碳化室加热范围0～1300℃。

9、进一步地，所述的熄焦塔采用干法熄焦方式。

10、本发明还提供了一种应用于如上所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质原料与废钢原料分别装入生物质粉碎机及废钢破碎机，获得生物质颗粒与废钢颗粒，并进行筛分，选取合适粒径的颗粒；将合适粒径的生物质颗粒与废钢颗粒分开装入两个酸洗罐中，在罐中按照固液比1：10加入浓度为3％-5％的盐酸溶液；橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加料口加入的生物质颗粒和废钢颗粒也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌溶液；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的生物质颗粒和废钢颗粒与环形出口之间的下降通道也打开，同时再次通过喷管向罐内喷入高温氮气，在干燥生物质颗粒和废钢颗粒的同时也将其通过环形出口排出，在混合搅拌仓搅拌混合后，送入炼焦单元的碳化室，碳化结束后在熄焦塔完成熄焦操作，最后送到破碎机，获得不同粒度的铁焦。

11、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其特征在于，系统包括生物质原料单元、废钢原料单元、粉碎-筛分单元、破碎-筛分单元、洗净烘储一体化单元以及炼焦单元。

2.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，洗净烘储一体化单元包括两个并排的酸洗罐，来自粉碎-筛分单元生物质颗粒和废钢颗粒分别进入酸洗罐进行酸洗；酸洗罐上部设置有加料口与加液及排气口；在酸洗罐内设置有两个喷管；喷管分别位于酸洗罐对称线两侧位置，用于利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌酸洗罐内生物质颗粒和废钢颗粒与洗液；在酸洗罐内部，喷管下方设置有橡胶锥帽浮盘；橡胶锥帽浮盘的直径略小于酸洗罐的罐体直径，当罐体里没有注入洗液时，橡胶锥帽浮盘坐落在酸洗罐的底托上，当罐体内注入洗液后，橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加料口加入的生物质颗粒和废钢颗粒也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的生物质颗粒和废钢颗粒与环形出口之间的下降通道也打开，从而使得洗后的生物质颗粒和废钢颗粒可由环形出口排出。

3.如权利要求书2所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，在橡胶锥帽浮盘的锥帽上设置有多条涡轮槽。

4.如权利要求书2所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，由酸洗罐和排出的生物质颗粒和废钢颗粒进入混合搅拌仓，在混合搅拌仓搅拌混合后送入炼焦环节。

5.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，破碎-筛分单元包括废钢破碎机和废钢粒度筛分机。

6.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，炼焦单元包括碳化室、熄焦塔以及铁焦破碎机。

7.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，所述的酸洗罐本体参数包括容积40m3、高度6.2m。

8.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，所述的碳化室加热范围0～1300℃。

9.如权利要求书1所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统，其中，所述的熄焦塔采用干法熄焦方式。

10.一种应用于如权利要求1中所述的废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质原料与废钢原料分别装入生物质粉碎机及废钢破碎机，获得生物质颗粒与废钢颗粒，并进行筛分，选取合适粒径的颗粒；将合适粒径的生物质颗粒与废钢颗粒分开装入两个酸洗罐中，在罐中按照固液比1：10加入浓度为3％-5％的盐酸溶液；橡胶锥帽浮盘飘浮在酸洗罐，同时通过加料口加入的生物质颗粒和废钢颗粒也落在橡胶锥帽浮盘的锥帽之上；利用熄焦产生的高温氮气加热并搅拌溶液；当酸洗或水洗结束后，打开酸洗罐底部底托周围的环形出口时，酸洗罐内的洗液携带着洗脱的灰分先经过橡胶锥帽浮盘和酸洗罐的罐体之间的空隙，由环形出口排出；而随着洗液的排出，橡胶锥帽浮盘也随之下降直到再次坐落到酸洗罐的底托上，而此时位于其锥帽上的生物质颗粒和废钢颗粒与环形出口之间的下降通道也打开，同时再次通过喷管向罐内喷入高温氮气，在干燥生物质颗粒和废钢颗粒的同时也将其通过环形出口排出，在混合搅拌仓搅拌混合后，送入炼焦单元的碳化室，碳化结束后在熄焦塔完成熄焦操作，最后送到破碎机，获得不同粒度的铁焦。

技术总结本发明公开了一种废钢耦合生物质颗粒制备铁焦的系统及方法，系统包括生物质原料单元、废钢原料单元、粉碎‑筛分单元、破碎‑筛分单元、洗净烘储一体化单元以及炼焦单元。技术研发人员：鲁雄刚,张玉文,祝凯,邹星礼,李光石,武文合,王易受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17